Вчені відкрили третій тип магнетизму — він покращить накопичувачі та допоможе отримати надпровідність

Дослідники докази існування третього класу магнетизму — альтермагнетизму. Відкриття дозволить створювати швидкісні магнітні накопичувачі та полегшити розробку надпровідників.

Спіни електронів в електричному струмі вказують в одному з двох напрямків та можуть вирівнюватися уздовж або протилежно до цих магнітних моментів, щоб зберігати або переносити інформацію, утворюючи основу пристроїв магнітної пам’яті.

Альтемагнітні матеріали, вперше створені у 2022 році, мають структуру, яка знаходиться десь посередині. Кожен окремий магнітний момент вказує в протилежному напрямку, ніж його сусід, як в антиферомагнітному матеріалі. Але кожний трохи закручена відносно сусіднього магнітного атома, що призводить до деяких нових феромагнітних властивостей. Альтермагнетики поєднують у собі найкращі властивості як феромагнітних, так і антиферомагнітних матеріалів.

Навпаки, антиферомагнітними матеріалами набагато складніше маніпулювати для зберігання інформації. Оскільки вони мають нульовий магнетизм, зберігання інформація в цих матеріалах є набагато безпечнішим, а швидкість передавання краща.

Альтермагнетикам притаманна швидкість та стійкість антиферомагнетиків, але вони також мають важливу властивість феромагнетиків, яка зветься порушенням зворотної симетрії у часі. Тобто якби було можливо відмотати події у часі назад, частинки поводилися т би та само. Однак, оскільки електрони мають як квантовий спін, так і магнітний момент, уявний розворот часу та напрямку руху змінює обертання, тобто симетрія порушується.

Команда на чолі з Пітером Уодлі , професором фізики Ноттінгемського університету, використала техніку під назвою фотоемісійна електронна мікроскопія для створення зображення структури та магнітних властивостей телуриду марганцю, матеріалу, який раніше вважався антиферомагнітним.

Циркулярно поляризоване світло виявило різні магнітні домени, створені порушенням симетрії у часі, тоді як горизонтально або вертикально поляризовані рентгенівські промені дозволили виміряти напрямок магнітних моментів у всьому матеріалі. Об’єднавши результати обох експериментів, дослідники створили першу в історії карту відмінних магнітних доменів та структур в альтермагнітному матеріалі.

Маючи це підтвердження концепції, команда виготовила серію альтермагнітних пристроїв, маніпулюючи внутрішніми магнітними структурами за допомогою техніки контрольованого теплового циклу.

Автори дослідження стверджують, що здатність створювати зображення та керувати цією новою формою магнетизму може революціонізувати дизайн пристроїв пам’яті наступного покоління зі збільшенням операційної швидкості та підвищеною стійкістю та простотою використання. Альтермагнетизм також допоможе в розвитку надпровідності: «Довгий час у симетрії між цими двома областями існувала діра, і цей клас магнітних матеріалів, який досі залишався невловним, виявився відсутньою ланкою в головоломці», — зазначає Альфред Дал Дін. Дослідження опубліковане в журналі Nature.

Джерело: Space.com